CN112963200A - 一种用于煤矿水害防治的灌浆装置 - Google Patents

一种用于煤矿水害防治的灌浆装置 Download PDF

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CN112963200A CN202110153235.4A CN202110153235A CN112963200A CN 112963200 A CN112963200 A CN 112963200A CN 202110153235 A CN202110153235 A CN 202110153235A CN 112963200 A CN112963200 A CN 112963200A
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Abstract

本发明涉及煤矿水害防治技术领域,且公开了一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,包括底板,所述底板的顶部两侧固定安装有支撑柱,支撑柱的顶部固定安装有顶板,顶板的顶部固定安装有升降电机,升降电机的输出轴顶部固定安装有丝杆述丝杆的外壁螺纹连接有丝母,所述丝母固定安装在升降板的内部,升降电机运行通过丝杆和丝母的传动可以带动升降板和灌浆筒下降,使灌浆筒深入地面孔隙,驱动电机运行通过蜗轮和蜗杆的传动可带动转轴、连接柱和松土绞龙旋转,其中,松土绞龙旋转能够打松灌浆筒下方的岩土体,便于灌浆筒的沉入,不会被坚硬岩土体所阻挡,本发明设计新颖,具有便于钻入地面孔隙、注浆均匀且注浆力度大的优点。

Description

一种用于煤矿水害防治的灌浆装置
技术领域
本发明涉及煤矿水害防治技术领域,具体为一种用于煤矿水害防治的灌浆装置。
背景技术
煤矿水害影响矿山工程施工的进度和质量,恶化工人的劳动环境,增加矿井的排水设施及排水费用,给煤矿生产带来了不安全因素,严重者甚至发生淹井事故,造成生命和财产的重大损失。在煤矿开采的过程中,极易沟通老窑积水,造车矿井透水事故,煤矿水害事故还会导致围岩侵蚀弱化,诱发次生灾害。我国煤田水文地质条件复杂,目前约有百分之八十待开采的煤炭储量受到较为严重的水害威胁,有效对其进行水害防治具有重要的意义。
中国专利公告号为:CN108457616A的发明专利,其公开了一种用于煤矿水害防治的灌浆装置;包括灌浆管,灌浆管的侧壁上自上而下依次设置若干个单向电磁阀,灌浆管顶部连接有灌浆软管;所述灌浆管的上部转动连接有水平设置的支撑板,支撑板的两端固定连接有竖直设置的伸缩柱;在灌浆管上位于支撑板上部的部分固定套设有第一齿轮,第一齿轮右侧啮合有第二齿轮,第二齿轮下侧固定连接有转轴,所述转轴连接有电机,所述电机固定设置在支撑板上;注浆液从单向电磁阀内进入到空隙内进行灌浆处理,但是注浆液不会逆向流入到灌浆管内,实现了注浆工作的顺利进行;第一齿轮带动灌浆管转动,同时伸缩柱带动支撑板下降,灌浆管在下降的同时转动,实现了灌浆管的方便放置。
上述专利中,虽然具有防止注浆液逆流、方便灌浆管放置等优点,但是在实际应用中我们发现,其仍存在有一定的不足之处,比如:
1、上述专利中,当灌浆管进入预制孔受阻时,通过旋转并压进灌浆管来进行灌浆管的深入,这样做不仅会对灌浆管本体造成严重的损伤,增加使用成本,而且深入效果也不够理想,当遇到坚硬岩土体时,仍旧无法顺利的继续下降。
2、上述专利中,通过单向电磁阀来控制注浆液的流出,这样做虽然能够防止注浆液逆流,但是注浆液的灌注效果并不理想,不仅灌注不够分散,无法均匀灌注到灌浆筒周边的岩土体中,而且灌注力度也不足,导致注浆液在岩土体中的深入效果较差。
基于此,我们提出了一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,具备便于钻入地面孔隙、注浆均匀且注浆力度大的优点。
(二)技术方案
为实现上述便于钻入地面孔隙、注浆均匀且注浆力度大的目的,本发明提供如下技术方案:一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,包括底板,所述底板的顶部两侧固定安装有支撑柱,所述支撑柱的顶部固定安装有顶板,所述顶板的顶部固定安装有升降电机,所述升降电机的输出轴顶部固定安装有丝杆,所述丝杆的外壁螺纹连接有丝母,所述丝母固定安装在升降板的内部,所述升降板的两侧固定安装有滑套,所述滑套滑动连接在支撑柱的外壁上;
所述升降板的底部固定安装有灌浆筒,所述灌浆筒的顶部两侧设置有灌浆组件,所述灌浆筒的内部同轴设置有转轴,所述转轴的顶部设有驱动组件,所述转轴的外壁固定安装有叶片,所述转轴的底部固定安装有连接柱,所述连接柱的外壁固定安装有轴承,所述轴承固定安装在灌浆筒的内壁上,所述连接柱的底部固定安装有松土绞龙;
所述灌浆筒的外壁还间隔设置有用于均匀分散的排出注浆液的阀门组件。
作为本发明的一种优选技术方案,所述灌浆组件包括灌浆软管和注浆管,所述灌浆软管的一端延伸至灌浆筒的内部,所述灌浆软管的另一端固定连接有注浆管,所述注浆管固定安装在顶板的顶部。
作为本发明的一种优选技术方案,所述驱动组件包括蜗轮、蜗杆和驱动电机,所述蜗轮固定安装在转轴的顶部外壁上,所述蜗轮的外壁啮合有蜗杆,所述蜗杆固定安装在驱动电机的输出轴顶部,所述驱动电机固定安装在升降板的顶部。
作为本发明的一种优选技术方案,所述灌浆筒的内壁还固定安装有密封板,所述密封板设置在叶片与连接柱之间,用以密封灌浆筒。
作为本发明的一种优选技术方案,所述松土绞龙的直径大于灌浆筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案,所述阀门组件包括外筒套、固定板和旋转套,所述固定板固定安装在外筒套的内壁右侧,所述固定板的外壁固定安装有阀门电机,所述旋转套固定安装在阀门电机的输出轴顶部,所述旋转套转动设置在外筒套的内部。
作为本发明的一种优选技术方案,所述旋转套的内部均匀开设有四个输浆孔,所述固定板的内部均匀开设有四个与输浆孔相对应的出浆孔,所述出浆孔背向固定板的圆心处倾斜开设,通过阀门电机控制出浆孔与输浆孔的重合,来控制阀门组件的通断。
作为本发明的一种优选技术方案,还包括湿土组件,所述湿土组件包括水管和水泵,所述水泵固定安装在顶板的顶部,所述水泵的输出口设置有水管,所述水管延伸至顶板的下方,所述水管的外壁固定安装有固定架,所述固定架固定安装在顶板的底部,所述转轴的内部开设有与水管相对应的竖槽,所述水管的底端插入竖槽中,所述连接柱和松土绞龙的内部开设有与竖槽相贯通的空腔,所述空腔的外壁均匀开设有出水孔,用于排水。
作为本发明的一种优选技术方案,所述空腔的内壁还活动设置有密封套,所述密封套的底部固定安装有弹簧,所述密封套的外壁均匀开设有控制孔,当弹簧处于初始位置时,所述控制孔与所述出水孔相互错开。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明提供了一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,具备以下有益效果:
1、该用于煤矿水害防治的灌浆装置,升降电机运行通过丝杆和丝母的传动可以带动升降板和灌浆筒下降,使灌浆筒深入地面孔隙,驱动电机运行通过蜗轮和蜗杆的传动可带动转轴、连接柱和松土绞龙旋转,其中,松土绞龙旋转能够打松灌浆筒下方的岩土体,便于灌浆筒的沉入,不会被坚硬岩土体所阻挡,并且蜗轮和蜗杆的传动还具有大扭矩的效果,使得松土绞龙的旋进力度更大。
2、该用于煤矿水害防治的灌浆装置,水泵运行通过水管还可向竖槽和空腔中注入清水,注入的清水通过控制孔从松土绞龙外壁上的出水孔流出,当遇到坚硬岩土体时,可通过注入清水润湿坚硬岩土体,便于松土绞龙的松土,不会被岩土体阻挡灌浆筒的沉入。
3、该用于煤矿水害防治的灌浆装置,注浆液通过注浆管和灌浆软管进入灌浆筒,灌浆筒中,叶片被转轴带动旋转能够充分搅动注浆液,使注浆液的混合更加均匀,同时也利用旋转的离心力使得注浆液从阀门组件排出时,可以具有更大的动能,以深入岩土体之中充分的灌浆。
4、该用于煤矿水害防治的灌浆装置,阀门电机运行可以带动旋转套旋转,当旋转套上的输浆孔与固定板上的出浆孔重合时,注浆液可通过输浆孔和出浆孔排出,当旋转套上的输浆孔不与固定板上的出浆孔重合时,注浆液无法通过输浆孔和出浆孔排出,从而便于控制注浆液的灌注,防止注浆液的逆流。
5、该用于煤矿水害防治的灌浆装置,出浆孔背向固定板的圆心处倾斜开设,当注浆液通过出浆孔排出时,在出浆孔的引导下会向四周扩散,保证了注浆的均匀性,使得注浆液可以均匀灌注到灌浆筒周边的岩土体中。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为本发明灌浆筒和松土绞龙部分示意图;
图3为本发明图1中A处放大示意图;
图4为本发明灌浆筒部分立体示意图;
图5为本发明阀门组件部分剖视图;
图6为本发明固定板和旋转套部分立体示意图;
图7为本发明松土绞龙部分剖视图;
图8为本发明图7中B处放大示意图。
图中:1、底板;2、支撑柱;3、顶板;4、升降电机;5、丝杆;6、丝母;7、升降板;8、滑套;9、灌浆筒;10、灌浆软管;11、注浆管;12、转轴;13、蜗轮;14、蜗杆;15、驱动电机;16、叶片;17、密封板;18、连接柱;19、轴承;20、松土绞龙;21、阀门组件;22、外筒套;23、固定板;24、出浆孔;25、阀门电机;26、旋转套;27、输浆孔;28、竖槽;29、水管;30、固定架;31、水泵;32、空腔;33、出水孔;34、密封套;35、控制孔;36、弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-8,一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,包括底板1,底板1的顶部两侧固定安装有支撑柱2,支撑柱2的顶部固定安装有顶板3,顶板3的顶部固定安装有升降电机4,升降电机4的输出轴顶部固定安装有丝杆5,丝杆5的外壁螺纹连接有丝母6,丝母6固定安装在升降板7的内部,升降板7的两侧固定安装有滑套8,滑套8滑动连接在支撑柱2的外壁上;
升降板7的底部固定安装有灌浆筒9,灌浆筒9的顶部两侧设置有灌浆组件,灌浆筒9的内部同轴设置有转轴12,转轴12的顶部设有驱动组件,转轴12的外壁固定安装有叶片16,转轴12的底部固定安装有连接柱18,连接柱18的外壁固定安装有轴承19,轴承19固定安装在灌浆筒9的内壁上,连接柱18的底部固定安装有松土绞龙20;
灌浆筒9的外壁还间隔设置有用于均匀分散的排出注浆液的阀门组件21。
本实施例中,灌浆组件包括灌浆软管10和注浆管11,灌浆软管10的一端延伸至灌浆筒9的内部,灌浆软管10的另一端固定连接有注浆管11,注浆管11固定安装在顶板3的顶部,通过注浆管11和灌浆软管10便于向灌浆筒9中通入注浆液,由于灌浆软管10是软管,所以无论灌浆筒9上下移动至何处,灌浆筒9始终能与注浆管11保持连通状态。
本实施例中,驱动组件包括蜗轮13、蜗杆14和驱动电机15,蜗轮13固定安装在转轴12的顶部外壁上,蜗轮13的外壁啮合有蜗杆14,蜗杆14固定安装在驱动电机15的输出轴顶部,驱动电机15固定安装在升降板7的顶部,当地面上的孔隙过小灌浆筒9难以下降时,控制驱动电机15运行:驱动电机15运行带动其输出轴顶部的蜗杆14旋转,蜗杆14旋转带动其外壁啮合的蜗轮13旋转,蜗轮13旋转带动转轴12、连接柱18和松土绞龙20旋转,其中,松土绞龙20旋转能够打松灌浆筒9下方的岩土体,便于灌浆筒9的沉入,不会被坚硬岩土体所阻挡,并且,蜗轮13和蜗杆14的传动还具有大扭矩的效果,可以使得松土绞龙20的旋进力度更大。
本实施例中,灌浆筒9的内壁还固定安装有密封板17,密封板17设置在叶片16与连接柱18之间,用以密封灌浆筒9。
本实施例中,松土绞龙20的直径大于灌浆筒9的直径,被松土绞龙20松过的岩土体,灌浆筒9可以轻松插入。
本实施例中,阀门组件21包括外筒套22、固定板23和旋转套26,固定板23固定安装在外筒套22的内壁右侧,固定板23的外壁固定安装有阀门电机25,旋转套26固定安装在阀门电机25的输出轴顶部,旋转套26转动设置在外筒套22的内部,旋转套26的内部均匀开设有四个输浆孔27,固定板23的内部均匀开设有四个与输浆孔27相对应的出浆孔24,出浆孔24背向固定板23的圆心处倾斜开设,通过阀门电机25控制出浆孔24与输浆孔27的重合,来控制阀门组件21的通断,具体的:阀门电机25运行带动旋转套26旋转,当旋转套26上的输浆孔27与固定板23上的出浆孔24重合时,注浆液可通过输浆孔27和出浆孔24排出,当旋转套26上的输浆孔27不与固定板23上的出浆孔24重合时,注浆液无法通过输浆孔27和出浆孔24排出,从而便于控制注浆液的灌注,防止注浆液的逆流;
值得一提的是,出浆孔24背向固定板23的圆心处倾斜开设,当注浆液通过出浆孔24排出时,在出浆孔24的引导下注浆液会向四周扩散,保证了注浆的均匀性,使得注浆液可以均匀灌注到灌浆筒9周边的岩土体中。
本实施例中,还包括湿土组件,湿土组件包括水管29和水泵31,水泵31固定安装在顶板3的顶部,水泵31的输出口设置有水管29,水管29延伸至顶板3的下方,水管29的外壁固定安装有固定架30,固定架30固定安装在顶板3的底部,转轴12的内部开设有与水管29相对应的竖槽28,水管29的底端插入竖槽28中,连接柱18和松土绞龙20的内部开设有与竖槽28相贯通的空腔32,空腔32的外壁均匀开设有出水孔33,用于排水。
空腔32的内壁还活动设置有密封套34,密封套34的底部固定安装有弹簧36,密封套34的外壁均匀开设有控制孔35,当弹簧36处于初始位置时,控制孔35与出水孔33相互错开。
当遇到坚硬岩土体松土绞龙20难以破碎时,控制水泵31运行:
水泵31运行通过水管29向竖槽28和空腔32中注入清水,注入的清水通过控制孔35从松土绞龙20外壁上的出水孔33流出,润湿坚硬岩土体,便于松土绞龙20的松土,防止岩土体阻挡灌浆筒9的沉入;
控制孔35开设在密封套34上,当空腔32中未注入清水时,密封套34被弹簧36顶起,控制孔35与出水孔33不重合,外界的岩土体无法通过出水孔33和控制孔35进入空腔32,当空腔32中注入清水时,在水压和水的重力作用下密封套34向下运动并压缩弹簧36,此时控制孔35与出水孔33相重合,水可以通过控制孔35与出水孔33流出,润湿岩土体。
本发明的工作原理及使用流程:
使用时,先把整体装置放置在地面上,松土绞龙20的位置与地面上孔隙的位置相对应,然后控制升降电机4运行:
升降电机4运行带动其输出轴顶部的丝杆5旋转,丝杆5旋转带动其外壁螺纹连接的丝母6上升或者下降,丝母6上升或者下降带动升降板7和灌浆筒9上升或者下降,当灌浆筒9下降时,可以深入地面的孔隙之中;
当地面上的孔隙过小灌浆筒9难以下降时,控制驱动电机15运行:
驱动电机15运行带动其输出轴顶部的蜗杆14旋转,蜗杆14旋转带动其外壁啮合的蜗轮13旋转,蜗轮13旋转带动转轴12、连接柱18和松土绞龙20旋转,其中,松土绞龙20旋转能够打松灌浆筒9下方的岩土体,便于灌浆筒9的沉入,不会被坚硬的岩土体所阻挡,并且,蜗轮13和蜗杆14的传动还具有大扭矩的效果,可以使得松土绞龙20的旋进力度更大;
当遇到坚硬岩土体松土绞龙20难以破碎时,控制水泵31运行:
水泵31运行通过水管29向竖槽28和空腔32中注入清水,注入的清水通过控制孔35从松土绞龙20外壁上的出水孔33流出,润湿坚硬岩土体,便于松土绞龙20的松土,防止岩土体阻挡灌浆筒9的沉入;
控制孔35开设在密封套34上,当空腔32中未注入清水时,密封套34被弹簧36顶起,控制孔35与出水孔33不重合,外界的泥土无法通过出水孔33和控制孔35进入空腔32,当空腔32中注入清水时,在水压和水的重力作用下密封套34向下运动并压缩弹簧36,此时控制孔35与出水孔33相重合,水可以通过控制孔35与出水孔33流出,润湿岩土体;
注浆液通过注浆管11和灌浆软管10进入灌浆筒9,灌浆筒9中,叶片16被转轴12带动旋转能够充分的搅动注浆液,使注浆液混合的更加均匀,有利于注浆,同时,叶片16旋转时产生的离心力也可以使得注浆液从阀门组件21排出时,能够具有更大的动能,以深入岩土体之中充分的灌浆;
阀门电机25运行控制出浆孔24与输浆孔27的重合与否,可以控制阀门组件21的通断,具体的:
阀门电机25运行带动旋转套26旋转,当旋转套26上的输浆孔27与固定板23上的出浆孔24重合时,注浆液可通过输浆孔27和出浆孔24排出,当旋转套26上的输浆孔27不与固定板23上的出浆孔24重合时,注浆液无法通过输浆孔27和出浆孔24排出,从而便于控制注浆液的灌注,防止注浆液的逆流;
值得一提的是,出浆孔24背向固定板23的圆心处倾斜开设,当注浆液通过出浆孔24排出时,在出浆孔24的引导下注浆液会向四周扩散,保证了注浆的均匀性,使得注浆液可以均匀灌注到灌浆筒9周边的岩土体中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,包括底板(1),其特征在于:所述底板(1)的顶部两侧固定安装有支撑柱(2),所述支撑柱(2)的顶部固定安装有顶板(3),所述顶板(3)的顶部固定安装有升降电机(4),所述升降电机(4)的输出轴顶部固定安装有丝杆(5),所述丝杆(5)的外壁螺纹连接有丝母(6),所述丝母(6)固定安装在升降板(7)的内部,所述升降板(7)的两侧固定安装有滑套(8),所述滑套(8)滑动连接在支撑柱(2)的外壁上;
所述升降板(7)的底部固定安装有灌浆筒(9),所述灌浆筒(9)的顶部两侧设置有灌浆组件,所述灌浆筒(9)的内部同轴设置有转轴(12),所述转轴(12)的顶部设有驱动组件,所述转轴(12)的外壁固定安装有叶片(16),所述转轴(12)的底部固定安装有连接柱(18),所述连接柱(18)的外壁固定安装有轴承(19),所述轴承(19)固定安装在灌浆筒(9)的内壁上,所述连接柱(18)的底部固定安装有松土绞龙(20);
所述灌浆筒(9)的外壁还间隔设置有用于均匀分散的排出注浆液的阀门组件(21)。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述灌浆组件包括灌浆软管(10)和注浆管(11),所述灌浆软管(10)的一端延伸至灌浆筒(9)的内部,所述灌浆软管(10)的另一端固定连接有注浆管(11),所述注浆管(11)固定安装在顶板(3)的顶部。
3.根据权利要求1所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述驱动组件包括蜗轮(13)、蜗杆(14)和驱动电机(15),所述蜗轮(13)固定安装在转轴(12)的顶部外壁上,所述蜗轮(13)的外壁啮合有蜗杆(14),所述蜗杆(14)固定安装在驱动电机(15)的输出轴顶部,所述驱动电机(15)固定安装在升降板(7)的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述灌浆筒(9)的内壁还固定安装有密封板(17),所述密封板(17)设置在叶片(16)与连接柱(18)之间,用以密封灌浆筒(9)。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述松土绞龙(20)的直径大于灌浆筒(9)的直径。
6.根据权利要求1所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述阀门组件(21)包括外筒套(22)、固定板(23)和旋转套(26),所述固定板(23)固定安装在外筒套(22)的内壁右侧,所述固定板(23)的外壁固定安装有阀门电机(25),所述旋转套(26)固定安装在阀门电机(25)的输出轴顶部,所述旋转套(26)转动设置在外筒套(22)的内部。
7.根据权利要求6所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述旋转套(26)的内部均匀开设有四个输浆孔(27),所述固定板(23)的内部均匀开设有四个与输浆孔(27)相对应的出浆孔(24),所述出浆孔(24)背向固定板(23)的圆心处倾斜开设,通过阀门电机(25)控制出浆孔(24)与输浆孔(27)的重合,来控制阀门组件(21)的通断。
8.根据权利要求1所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:还包括湿土组件,所述湿土组件包括水管(29)和水泵(31),所述水泵(31)固定安装在顶板(3)的顶部,所述水泵(31)的输出口设置有水管(29),所述水管(29)延伸至顶板(3)的下方,所述水管(29)的外壁固定安装有固定架(30),所述固定架(30)固定安装在顶板(3)的底部,所述转轴(12)的内部开设有与水管(29)相对应的竖槽(28),所述水管(29)的底端插入竖槽(28)中,所述连接柱(18)和松土绞龙(20)的内部开设有与竖槽(28)相贯通的空腔(32),所述空腔(32)的外壁均匀开设有出水孔(33),用于排水。
9.根据权利要求8所述的一种用于煤矿水害防治的灌浆装置,其特征在于:所述空腔(32)的内壁还活动设置有密封套(34),所述密封套(34)的底部固定安装有弹簧(36),所述密封套(34)的外壁均匀开设有控制孔(35),当弹簧(36)处于初始位置时,所述控制孔(35)与所述出水孔(33)相互错开。
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